온톨로지 기반 역량 상호작용 그래프: 지식 그래프에서 결함 트리로

사이버 물리 시스템 (CPSs)의 개발은 본질적으로 소프트웨어 공학, 전기 공학, 메카트로닉스와 같은 도메인의 전문 지식을 포함하는 다학제적 분야입니다. 설계부터 배포에 이르기까지 시스템의 라이프사이클 전반에 걸쳐, 사이버 물리 시스템 (CPSs)의 시스템 신뢰성을 보장하기 위해서는 잠재적인 결함과 그 연쇄 효과를 식별하고 분석해야 합니다. 그러나 신뢰성 모델링은 종종 암묵적인 전문가 지식, 결함 모드에 대한 불완전한 문서화, 그리고 서브시스템 간의 상호작용에 대한 제한적인 고려에 의존하기 때문에 여전히 어렵고 오류가 발생하기 쉬운 활동으로 남아 있습니다. 이러한 과제를 해결하기 위해, 본 논문은 통합 기초 온톨로지 (Unified Foundational Ontology, UFO)에 기반한 CPS 아키텍처의 온톨로지 기반 표현인 역량 상호작용 그래프 (Capability Interaction Graph, CIG)를 소개합니다. 그래프 기반 구조 덕분에 CIG는 자연스럽게 지식 그래프 (Knowledge Graph, KG)로 표현되며, 이를 통해 기능적 의존성과 시스템 의미론 (Semantics)을 명시적으로 포착할 수 있습니다. 이러한 표현을 바탕으로, 우리는 지식 그래프로 인코딩된 CIG로부터 결함 트리 (Fault Trees, FTs)를 직접 생성하는 자동 합성 알고리즘을 제안합니다. 결함 트리 분석 (Fault Tree Analysis)은 결함 전파 경로와 최소 컷 세트 (Minimal Cut Sets)를 포함한 임계 결함 특성을 평가하는 효과적인 메커니즘을 제공합니다. 우리의 접근 방식은 CIG와 지식 그래프를 활용하여 이러한 복잡성을 줄입니다. 우리는 공학 도메인 전반에 걸쳐 공통된 의미론적 표현을 제공하고 신뢰성 모델의 자동 생성을 지원합니다.